2012年普通高等學校招生全國統一考試理科綜合能力測試物理試題（北京卷）第一部分（選擇題共120分）本部分共20小題，每小題6分，共120分在每小題列出的四個選項中，選山最符合題目要求的一項13一個氫原子從n3能級躍遷到n2能級，該氫原子（）A放出光子，能量增加B放出光子，能量減少C吸收光子，能量增加D吸收光子，能量減少14一束單色光經由空氣射入玻璃，這束光的（）A速度變慢，波長變短B速度不變，波長變短C頻率增高，波長變長D頻率不變，波長變長15一個小型電熱器若接在輸出電壓為10 V的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為（）A5 V B C10 V D16處于勻強磁場中的一個帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運動將該粒子的運動等效為環形電流，那么此電流值（）A與粒子電荷量成正比B與粒子速率成正比C與粒子質量成正比D與磁感應強度成正比17一個彈簧振子沿x軸做簡諧運動，取平衡位置O為x軸坐標原點從某時刻開始計時，經過四分之一周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度能正確反映振子位移x與時間t關系的圖像是（）18關于環繞地球運行的衛星，下列說法正確的是（）A分別沿圓軌道和橢圓軌道運行的兩顆衛星，不可能具有相同的周期B沿橢圓軌道運行的一顆衛星，在軌道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空運行的兩顆地球同步衛星，它們的軌道半徑有可能不同D沿不同軌道經過北京上空的兩顆衛星，它們的軌道平面一定會重合19物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環實驗”如圖，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后將一金屬套環置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環閉合開關S的瞬間，套環立刻跳起某同學另找來器材再探究此實驗他連接好電路，經重復試驗，線圈上的套環均未動對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環未動的原因可能是（）A線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數過多D所用套環的材料與老師的不同20“約瑟夫森結”由超導體和絕緣體制成若在結兩端加恒定電壓U，則它會輻射頻率為的電磁波，且與U成正比，即kU已知比例系數k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關你可能不了解此現象的機理，但仍可運用物理學中常用的方法，在下列選項中，推理判斷比例系數k的值可能為（）AB C2heD第二部分（非選擇題共180分）本部分共11小題，共180分21（18分）在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準，待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖1所示，其讀數應為_mm（該值接近多次測量的平均值）圖1（2）用伏安法測金屬絲的電阻RX實驗所用器材為：電池組（電動勢3 V，內阻約1 ）、電流表（內阻約0.1 ）、電壓表（內阻約3 k）、滑動變阻器R（020 ，額定電流2 A）、開關、導線若干某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實驗數據可知，他們測量RX是采用圖2中的_圖（選填“甲”或“乙”）圖2（3）圖3是測量RX的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端請根據（2）所選的電路圖，補充完成圖3中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞 圖3 圖4（4）這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖4所示，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點請在圖4中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出UI圖線由圖線得到金屬絲的阻值RX_（保留2位有效數字）（5）根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為_（填選項前的符號）A1102m B1103mC1106m D1108m（6）任何實驗測量都存在誤差本實驗所用測量儀器均已校準，下列關于誤差的說法中正確的選項是_（有多個正確選項）A用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數引起的誤差屬于系統誤差B由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤差C若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統誤差D用UI圖像處理數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差22（16分）如圖所示，質量為m的小物塊在粗糙水平桌面上做直線運動，經距離l后以速度v飛離桌面，最終落在水平地面上已知l1.4 m，v3.0 m/s，m0.10 kg，物塊與桌面間的動摩擦因數0.25，桌面高h0.45 m不計空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2求：（1）小物塊落地點距飛出點的水平距離s；（2）小物塊落地時的動能Ek；（3）小物塊的初速度大小v023（18分）摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米電梯的簡化模型如圖1所示考慮安全、舒適、省時等因素，電梯的加速度a是隨時間t變化的已知電梯在t0時由靜止開始上升，at圖像如圖2所示電梯總質量m2.0103kg忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2（1）求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2（2）類比是一種常用的研究方法對于直線運動，教科書中講解了由vt圖像求位移的方法請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，根據圖2所示at圖像，求電梯在第1 s內的速度改變量v1和第2 s末的速率v2（3）求電梯以最大速率上升時，拉力做功的功率P；再求在011 s時間內，拉力和重力對電梯所做的總功W24（20分）勻強電場的方向沿x軸正向，電場強度E隨x的分布如圖所示圖中E0和d均為已知量將帶正電的質點A在O點由靜止釋放A離開電場足夠遠后，再將另一帶正電的質點B放在O點也由靜止釋放當B在電場中運動時，A、B間的相互作用力及相互作用能均為零；B離開電場后，A、B間的相互作用視為靜電作用已知A的電荷量為Q，A和B的質量分別為m和不計重力（1）求A在電場中的運動時間t；（2）若B的電荷量，求兩質點相互作用能的最大值Epm；（3）為使B離開電場后不改變運動方向，求B所帶電荷量的最大值qm13B由玻爾原子模型、躍遷的特點，由高能級向低能級躍遷過程中能量減少，減少的能量以光子形式放出，B項正確14A根據光的折射特點，在折射過程中頻率不變，由公式，玻璃的折射率比空氣的大，所以由空氣進入玻璃時，速度變慢，由可知光的波長變短，所以A項正確15C根據電功率的公式得，根據交流電的有效值定義得，解得，根據有效值和最大值的關系得，C項正確16D在磁場中做勻速圓周運動的粒子，有，且，則由電流的定義式得，故D項正確17A彈簧振子做簡諧運動，由回復力公式Fkx，結合牛頓第二定律Fma可知，經四分之一的周期有沿x軸正方向的最大加速度，則其位移為負的最大值t0時刻振子應該自平衡位置向x軸負向運動，故A項正確18B環繞地球運動的衛星，由開普勒第三定律，當橢圓軌道半長軸與圓形軌道的半徑相等時，兩顆衛星周期相同，A項錯誤沿橢圓軌道運行的衛星，只有引力做功，機械能守恒，在軌道上相互對稱的地方（到地心距離相等的位置）速率相同，B項正確；所有地球同步衛星相對地面靜止，運行周期都等于地球自轉周期，由，軌道半徑都相同，C項錯誤；同一軌道平面、不同軌道半徑的衛星，相同軌道半徑、不同軌道平面的衛星，都有可能（不同時刻）經過北京上空，D項錯誤19D當閉合S瞬間，線圈L內產生的磁場B及磁通量的變化率隨電壓及線圈匝數的增加而增大，如果套環是金屬材料又閉合，由楞次定律可知，環內會產生感應電流I及磁場B，環會受到向上的安培力F，當Fmg時，環跳起，越大，環電阻越小，F越大如果環越輕，跳起效果越好，所以B、C兩項錯誤；如果套環換用電阻大、密度大的材料，I減小F減小，mg增大，套環可能無法跳起，D項正確；如果使用交流電，S閉合后，套環受到的安培力大小及方向（上下）周期性變化，S閉合瞬間，F大小、方向都不確定，直流電效果會更好，A項錯誤20B根據物理單位知識，表達式及變形式兩側單位是一致的，由本題中涉及的物理量：、U、e、h及與其有聯系的能量表達式Eh，EUe，由得h的單位與的單位相同，即h單位可用VCs表示，題中kU，即，單位可用表示，B項中單位等效于，故B項正確21答案：（1）（0.3950.399）（2）甲（3）如圖1圖1（4）如圖2（4.34.7）圖2（5）C（6）CD解析：（1）千分尺讀數：固定刻度值旋轉刻度格數0.01 mm039.70.01 mm0.397 mm（2）測的U、I值RX約5 ，乙圖提供的最小電壓，故選用甲圖電路（3）略（4）描點后可見，第6次測量誤差很大，舍去，作過O點的直線將其余6個點擬合到直線上，如圖2所示（5）由，故選C（6）由于觀察角度及觀察能力對測微器讀數產生的是偶然誤差，A項錯誤電流表和電壓表不可能成為理想電表，對測量帶來的誤差是不可避免的，屬于系統誤差，B項錯誤電壓表內阻的分流和電流表內阻的分壓，是產生系統誤差的原因，如果將其電阻計算在電路內，如前面實驗電路，即可消除系統誤差，C項正確本題給出的第6組值誤差很大，作UI圖時應舍去，減小了偶然誤差，D項正確22答案：（1）0.9 m（2）0.90 J（3）4.0 m/s解析：（1）由平拋運動規律，有豎直方向：水平方向：svt得水平距離：（2）由機械能守恒定律，動能Ekmv2mgh0.90 J（3）由動能定理，有mglmv2mv02得初速度大小23答案：（1）2.2104 N1.8104 N（2）0.5 m/s1.5 m/s（3）2.0105 W1.0105 J解析：（1）由牛頓第二定律，有Fmgma由at圖像可知，F1和F2對應的加速度分別是a11.0 m/s2，a21.0 m/s2F1m（ga1）2.0103（101.0）N2.2104 NF2m（ga2）2.0103（101.0）N1.8104 N（2）類比可得，所求速度變化量等于第1 s內at圖線下的面積v10.50 m/s同理可得v2v2v01.5 m/sv00，第2s末的速率v21.5 m/s（3）由at圖像可知，1130 s內速率最大，其值等于011 s內at圖線下的面積，有vm10 m/s，此時電梯做勻速運動，拉力F等于重力mg，所求功率PFvmmgvm2.01031010 W2.0105 W由動能定理，總功WEk2Ek1mvm202.0103102 J1.0105 J24答案：（1）（2）（3）解析：（1）由牛頓第二定律，A在電場中運動的加速度A在電場中做勻變速直線運動解得運動時間（2）設A、B離開電場時的速度分別為vA0、vB0，由動能定理，有，A、B相互作用過程中，動量和能量守恒A、B相互作用力為斥力，A受的力與其運動方向相同，B受的力與其運動方向相反，相互作用力對A做